2017 DIFFERENZIAMENTO CITOSCHELETRO - 2015 - ITALIANO

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Gli organismi pluricellulari:
il differenziamento
1
La cellula “virtuale”
2
Da una cellula ad un organismo
ZIGOTE
(ovocito fecondato)
3
4
IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE
tessuti
organi
apparati
ACQUISIZIONE DI DIVERSE CARATTERISTICHE STRUTTURALI ED ORGANIZZATIVE IN GRADO DI GARANTIRE FUNZIONI SPECIALIZZATE E ORGANIZZAZIONE IN:
5
Tesuto: gruppo di cellule organizzate in maniera caratteristica, che svolge funzioni specifiche
TESSUTO: gruppo di cellule organizzate in maniera riconoscibile per svolgere funzioni specifiche
4 tipi di tessuti
Tessuti Epiteliali
Tessuti Connettivi
Tessuto Nervoso
Tessuti Muscolari
Tesssuto adiposo
Cartilagine
Osso
Sangue
6
Il rinnovamento dei tessuti
Tessuti
STABILI
LABILI
PERENNI
(G. Bizzozzero 1870 c.a.)
7
Planaria
8
Zigote/Morula
Foglietti embrionali
Multipotenti/Progenitori
9
IL CONTROLLO DEL DIFFERENZIAMENTO
ATTRAVERSO QUALI MECCANISMI L’ORGANISMO MANTIENE UN ORDINE SOCIALE TRA LE SUE CELLULE? 
ESISTE SOLTANTO UN CONTROLLO CENTRALE O QUESTO E’ INTEGRATO CON UN’AUTONOMIA ORGANIZZATIVA LOCALE (ORGANO, TESSUTO...)?
10
Il differenziamento
Controllo centrale:
sistema endocrino, sistema immunitario
Strumenti del controllo centrale: 
ormoni, anticorpi, cellule killer circolanti 
Controllo locale: 
recettori, contatto cellulare, paracrinia, autocrinia, interazioni con la matrice e con altre cellule
Strumenti del controllo locale: 
fattori di crescita, fattori di apoptosi, controllo della trasduzione del segnale, segregazione, giunzioni
11
COSA SI DEVE CONTROLLARE?
Forma
Localizzazione
 (movimento)
Morte (apoptosi)
Proliferazione
FUNZIONI SPECIFICHE
Trasformazione
Differenziamento
SEGNALI REGOLATIVI
12
13
ALCUNI ASPETTI DEL DIFFERENZIAMENTO:
Come mantenere (e modificare) la forma cellulare: il citoscheletro
Come “tenere insieme le cellule”: 
 le giunzioni intercellulari
14
citoscheletro
LA FORMA DELLE CELLULE
15
Il citoscheletro è una complessa rete proteica di filamenti e tubuli interconnessi che si estende nel citosol, dal nucleo alla faccia interna della membrana plasmatica 
E’ una matrice proteica che fornisce struttura architettonica alle cellule eucariotiche. Il citoscheletro conferisce un elevato livello di organizzazione interna alla cellula e permette alle cellule di assumere,mantenere o modificare una forma complessa.
16
FUNZIONI
Costituisce “ossa” e “muscoli” della cellula e partecipa a:
1) Organizzazione dei componenti cellulari interni
2) Forma cellulare
3) Movimento coordinato
17
18
Il citoscheletro è anche strettamente associato con i processi di segnalazione e di adesione cellulare 
Intelaiatura composta da 3 componenti:
1) Microfilamenti 7nm (actina)
2) Microtubuli 25nm (tubulina)
3) Filamenti intermedi 10nm (famiglia eterogenea)
 
che non funzionano da sole, ma associate a proteine accessorie, essenziali per il l’assemblaggio delle strutture citoscheletriche e per il loro funzionamento. 
19
Proprietà meccaniche dei polimeri di actina, tubulina e vimentina: reticoli sottoposti a tensione in un viscosimetro.
I filamenti intermedi si deformano facilmente, ma sopportano anche notevoli tensioni e stiramenti.
I microfilamenti ed i microtubuli sono invece più rigidi e meno deformabili. 
20
I microfilamenti, con un diametro di 7 nm, sono polimeri della proteina actina: servono alla struttura della cellula ed al movimento.
7nm
Microfilamenti
21
I filamenti intermedi in ogni tipo cellulare sono formati da polimeri di proteine diverse♯, ma tutte simili per dimensioni e struttura. 
		♯ imporanti per diagnosi di tipo cellulare
10 nm
Filamenti intermedi
22
I microtubuli sono composti dalla proteina tubulina ed hanno un diametro di 25 nm. 
25 nm
Microtubuli
23
24
25
Cremagliere per 
vescicole e organuli
 Strutture 
 transienti
 Strutture
 permanenti
26
-50% tubulina libera 50% assemblata: situazione dinamica
-Colchicina lega le subunità libere; arresta la cellula in mitosi
-Taxolo impedisce la depolimerizzazione; arresta la cellula in mitosi
-Entrambi usati nella terapia tumori
27
28
g
29
Legami forti
Legami deboli
-instabilità dinamica
-un MT che cresce esplora l’ambiente
-può stabilizzarsi se contatta una
 molecola o struttura cellulare opportuna
30
31
32
33
34
RE
MT
Golgi
MT
Trattamento con colchicina:
RE collassa al centro
Golgi si frammenta
Rec proteici specifici RE legano chinesine
Rec proteici specifici Golgi legano dineine
35
I microtubuli sono strutture dinamiche (+/-)
I microtubuli ed il trasporto intracellulare
36
37
App. respiratorio 1x109 ciglia/cm2
Diametro 0.25um
Inseriti in corpuscoli basali ancorati al citosch (radichette)
38
39
I filamenti intermedi (IF) hanno un diametro di circa 8-12 nm e sono organizzati in fasci proteici resistenti e durevoli. Hanno un ruolo fondamentale strutturale, di sostegno della tensione cellulare. I filamenti intermedi sono le strutture più stabili e meno solubili del citoscheletro (si mantengono intatte anche in soluzioni saline concentrate e detergenti non ionici).
La tipizzazione dei filamenti intermedi serve anche come strumento diagnostico in medicina ed è particolarmente utile nella diagnosi dei tumori, in quanto le cellule tumorali mantengono i filamenti intermedi caratteristici del tessuto di origine, indipendentemente dalla localizzazione del tumore nel corpo.
40
Formano un reticolo in tutto il citoplasma ed un intreccio a canestro intorno al nucleo (la lamina nucleare)
41
le proteine degli IF sono fibrose e sono caratterizzate da un dominio centrale ad alfa elica, a bastoncello formato da circa 310-318 amino acidi, che è conservato in dimensioni, struttura secondaria e in alcuni casi anche in sequenza. 
42
Due dimeri si assemblano in modo antiparallelo e sfalsato a formare un tetramero. I tetrameri non sono polarizzati.
I tetrameri si associano tra di loro e poi si compattano insieme.
La fosforilazione di residui di serina nel dominio amminoterminale controlla l’assemblaggio.
Es: la lamina nucleare che circonda il nucleo si disassembla quando la serina si fosforila (ciclo cellulare).
43
44
Gli IF possono essere raggruppati in sei classi.
Le classi I e II comprendono le cheratine, proteine che organizzano i “tonofilamenti” delle cellule epiteliali che ricoprono la superficie del corpo e le sue cavità.
Ci sono 20 tipi di cheratine e 8 cheratine dure, specifiche di capelli ed unghie.
Si distinguono in cheratine acide (I) e cheratine basiche (II) che si assemblano in eterodimeri.
 
45
46
(Cheratine diverse. Epidermolisi bollosa simplex: mutazione di una cheratina epidermica)
47
La classe III degli IF include la vimentina, la desmina e la proteina gliale fibrillare acidica (GFA). 
La vimentina è localizzata nei tessuti connettivi ed in altre tipi cellulari di origine non epiteliale. 
La desmina si trova nelle cellule muscolari, mentre la GFA è caratteristica delle cellule della glia che circondano ed isolano le cellule nervose. 
48
La classe IV degli IF sono le proteine dei neurofilamenti (NF) che strutturano gli assoni ed i prolungamenti delle cellule nervose. 
I neurofilamenti che si trovano nel sistema nervoso embrionale sono costituiti da nestina, che forma la classe VI degli IF. 
49
50
La lamina nucleare
La classe V è costituita dalle lamìne nucleari A, B e C, che formano una rete filamentosa lungo la faccia interna della membrana nucleare di tutte le cellule eucariote. 
Hanno un segnale di localizzazione nucleare. La formazione del reticolo è dinamica durante la divisione cellulare (P in serina). 
51
L’actina è presente in tutte le cellule eucariotiche, dove rappresenta il 5% delle proteine cellulari.
I MICROFILAMENTI
52
53
I microfilamenti, con un diametro di 7 nm, sono polimeri della proteina
actina: servono alla struttura della cellula ed al movimento.
54
Le singole molecole di actina sono denominate 
“actina G” (actina globulare). In condizioni adeguate, le molecole di actina G polimerizzano a formare i microfilamenti; sotto questa forma, l'actina è chiamata “actina F” (actina filamentosa) 
Polarità intrinseca
55
I filamenti di actina sono polari, con un’estremità positiva (+) a crescita veloce ed una negativa (-), inerte ed a crescita lenta.
56
l'estremità in crescita di un microfilamento è formata da actina F-ATP, mentre il corpo del filamento è composto da actina F-ADP. 
57
La polimerizzazione dell’actina richiede Mg2+, K+ ed ATP.
Si ha una fase di latenza, in cui si nucleano nuovi filamenti e poi una fase di polimerizzazione rapida, in cui si allungano i filamenti.
Dopo la polimerizzazione, l’ATP si idrolizza ad ADP, che resta intrappolato nel polimero.
L’estremità con ADP depolimerizza più rapidamente.
Tuttavia l'idrolisi dell'ATP non è indispensabile per l'allungamento dei microfilamenti. 
58
Proteine che legano l’actina mascherano i siti di polimerizzazione 
Es. timosina: piccola proteina che blocca la polimerizzazione.
Due modelli di inibizione.
Profilina: accelera lo scambio di ATP con ADP nei monomeri di actina e quindi regola la polimerizzazione dell’actina durante il movimento cellulare.
59
Lamellipodi: estensioni dinamiche durante il movimento
60
11 gennaio 2017
62
63
ANIMAZIONE 4 MOVIMENTO CELLULARE
64
Specializzazioni delle superficie apicale: i microvilli
Aumentano la superficie di assorbimento 
65
la struttura portante del microvillo è costituita da un denso fascio di microfilamenti. Le estremità positive sono rivolte verso la punta, dove sono ancorate alla membrana cellulare tramite una placca amorfa elettron-densa. 
66
Citocalasina impedisce la polimeriz
Falloidina impedisce la depolimeriz
Movimenti cellulari “congelati”
Timosina
Profilina
Microvilli
Muscolo
Allungamento
filopodi
67
Le proteine associate all’actina, per formare fasci
paralleli, strutture a rete e strutture contrattili. 
Associazione
con la miosina II
68
molecole di filamina servono a fare da ponte tra due microfilamenti che si intersecano, formando larghe reti tridimensionali 
69
Le proteine motrici legate ai filamenti di actina: le miosine.
Sono una famiglia di proteine che legano l’actina e idrolizzano l’ATP ad ADP + P.
Miosina II scoperta nel muscolo scheletrico, è la più abbondante ed è presente in molti tipi cellulari ( 1 mol. miosina ogni 100 di actina).
La miosina I è più piccola ed è presente in cellule non muscolari (forma ancestrale di miosina?), caratterizzata da testa motrice .
70
71
A seconda della struttura della coda, la miosina non muscolare può legarsi alla membrana o ad un secondo filamento di actina.
Può attaccare un filamento di actina alla membrana, allineare due filamenti di actina uno sull’altro, oppure muovere una vescicola lungo un filamento. 
72
In questi esempi la testa della miosina si muove verso la l’estremità positiva del filamento di actina.
73
Animazione 5 actin motors
74
75
Complessi similmuscolari temporanei in cellule non muscolari.
L’anello contrattile : nastro di actina e di miosina II.
Le fibre da stress: si inseriscono nella membrana nei contatti focali (punti di contatto tra la membrana e la matrice extracellulare). Rispondono a tensioni generate nella cellula (per esempio durante il movimento cellulare).
Sono generalmente transitorie, tranne che nelle strutture adesive e nelle cinture adesive delle cellule epiteliali.
 
 
76
Il citoscheletro è coinvolto in:
organizzazione spaziale del citoplasma
movimenti intracellulari degli organelli
segregazione dei cromosomi durante la divisione cellulare
citochinesi
movimento delle cellule sul substrato
contrazione muscolare
E’ caratteristico delle sole cellule eucariotiche 
77
Figura 5.13
REGOLAZIONE DEI MOVIMENTI TRASLAZIONALI DELLE PROTEINE INTRINSECHE E DELLE INTERAZIONI CON L’AMBIENTE ESTERNO
esterno
INTERNO
78
interno
interno
interno
interno
79
80
Animazione 6 contrazione miocardiocito
81
GIUNZIONI INTERCELLULARI
82
Figura 9.1
83
84
85
Complesso giunzionale
86
87
88
89
Giunzioni occludenti
90
Figura 9.39
91
giunzione occludente
Parziale fusione degli strati lipidici;
è la piu’ “forte” giunzione;
impermeabile ad acqua e soluti;
92
Giunzioni occludenti
Polarizzazione
 cellulare
93
Polarizzazione cellulare
94
Giunzioni di membrana
95
96
Figura 9.41
97
Emidesmosoma
98
99
Figura 9.36
Cellula 1
Cellula 2
100
Figura 9.44
101
102
Figura 9.45
103
104
Gap
junction
Membrane strettamente accollate
Cellule unite da canali proteici di collegamento
105
106
Complesso giunzionale
107
108
CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DELLE GIUNZIONI TRA CELLULE
Giunzioni occludenti: 
			giunzioni tight (zonula occludente)
Giunzioni con funzioni di ancoraggio:
siti di attacco di filamenti di actina
 a) giunzioni cellula-cellula (zonula aderente)
			 b) giunzioni cellula-matrice (adesioni focali)
 
 2) siti di attacco di filamenti intermedi:
				a) giunzioni cellula-cellula (desmosomi)
				b) giunzioni cellula-matrice (emidesmosomi)
Giunzioni con funzioni di comunicazione:
				a) giunzioni gap (giunzione serrata)
				b) sinapsi chimiche
109
TIPO DI GIUNZIONE
Proteine di adesione transmembrana
Ligando extraxcellulare
Componente citoscheletrica coinvolta
Proteine intracellulari di ancoraggio
Cellula-cellula
Zonula aderente
Desmosoma
Caderina (E-caderina)
Caderina (desmogleina e desmocollina)
Caderina in cellule vicine
Desmogleina e Desmocollina in cellule vicine
Filamenti di actina
Filamenti intermedi
a- eb- catenine, vincolina,
a-actinina,g-catenina
Demoplachine,g-catenina
Cellula – Matrice
Adesione focale
Emidesmosoma
Integrine
Integrinaa4b4*, BP180
*epidermiolisi bollosa
Proteine della matrice extracellulare
Proteine della matrice extracellulare
Filamenti di actina
Filamenti intermedi
Talina, vincolino,a-actinina, filamina
Plectina, BP230
110
111
112
113
114
https://sites.google.com/site/istologiaxbiologiacellulareclc/